СПОСОБ БЫСТРОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ НА СИГНАЛ И ЕГО ОБРАБОТКИ Российский патент 2005 года по МПК H03K19/00 H03K19/175 H04B7/10 

Изобретение относится к области радиотехники, цифровой и вычислительной техники и может быть использовано при приеме, демодуляции и обработке сигналов в сложной радиообстановке.

Современная радиообстановка характеризуется высокой насыщенностью разнообразных сигналов с различными несущими полосами частот, видами многостанционного доступа на основе частотного, временного и кодового разделения (МДЧР, МДВР, МДКР), сложными преобразованиями цифровых сигналов на передающей стороне [1. - Левин Л.С. и др. Цифровые системы передами информации. М.: Радио и связь, 1982 г., стр.185-200. 2. - Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. М.: Связь, 1979 г., стр.116-118], такими как:

поэтапное объединение первичной канальной информации в групповые потоки различного уровня иерархического уплотнения;

помехоустойчивое кодирование систематическими и несистематическими сверточными кодами;

дифференциальное кодирование;

скремблирование различными сигналами псевдослучайных последовательностей;

интерливинг (перемежение) по матричному или регистровому закону;

кодирование кодами Рида-Соломона;

внутриканальное уплотнение.

Каждое из этих преобразований носит довольно сложный характер и имеет несколько степеней свободы.

Поэтому при настройке и обработке каждого из сигналов необходимо знать параметры сигнала и установить эти параметры в функциональных устройствах тракта приема и обработки.

В существующих трактах приема и обработки параметры, как правило, устанавливаются оператором вручную, что требует длительного времени, особенно в режиме перехода на новый сигнал.

Однако бурное развитие современной технологии обеспечило создание микросхем, перепрограммируемых логических интегральных схем и процессоров, позволяющих реализовать процесс автоматической настройки на сигнал и его обработки.

Наиболее близким способом, который взят в качестве прототипа, является «Способ обработки цифровых потоков по модели сигнала и перепрограммируемым схемам электрическим» (решение о выдаче патента на изобретение от 18.06.2003 г. по заявке №2001124306/09/025744 от 30.08.2001 г.), при котором сигнал демодулируют, преобразуют в цифровой поток и синтезируют модель сигнала, по модели сигнала создают электрическую схему устройства обработки цифровых потоков и определяют ресурс и номенклатуру перепрограммируемых логических интегральных схем, необходимых для ее реализации, создают загрузочный модуль под контролируемый сигнал, проверяют работоспособность полученной схемы методом моделирования или на реальном сигнале в случае создания макета, при этом в случае неудачи определяют локальный неработоспособный фрагмент перепрограммируемых логических интегральных схем и корректируют схему и загрузочный модуль, а в случае успеха заносят программу в банк электрических схем, выполненных в виде загрузочных модулей, причем по каждому новому сигналу повторяют вышеуказанные операции и формируют банк загрузочных модулей под различные сигналы.

Недостатком способа-прототипа является невозможность автоматической настройки на любой сигнал и его обработки в силу отсутствия в способе ряда функций.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа и обеспечение быстрой автоматической настройки на сигнал и его обработки с выделением канальной информации.

Предпосылкой для достижения этой цели явилось появление на рынке широкого класса перепрограммируемых логических интегральных схем (ПЛИС) с различным ресурсом комбинационных логических блоков, управляемых синтезаторов и микропроцессоров.

Для достижения указанной цели предлагается способ, при котором:

сигнал принимают;

сигнал демодулируют;

преобразуют в цифровой поток;

синтезируют модель сигнала (определяют частоту гетеродина приема и полосу частот, вид и кратность фазовой модуляции, скорость передачи, местоположение и структуру синхросигналов, длительность кадра/суперкадра, тип помехоустойчивого (ПУ) кода, тип скремблера, местоположение служебных и компонентных потоков, команды и биты стаффинга, вид импульсной модуляции ИКМ, Δ, АДИКМ, если они неизвестны априорно, наличие и тип внутриканального уплотнения);

по модели сигнала создают электрическую схему устройства обработки цифровых потоков и определяют ресурс и номенклатуру перепрограммируемых логических интегральных схем и процессоров, необходимых для ее реализации;

создают загрузочный модуль под контролируемый сигнал;

проверяют работоспособность полученной схемы методом моделирования или на реальном сигнале в случае создания макета;

в случае неудачи определяют локальный неработоспособный фрагмент перепрограммируемых логических интегральных схем и корректируют программно схему и загрузочный модуль;

в случае успеха заносят программу в банк электрических схем, выполненных в виде загрузочных модулей;

по каждому новому сигналу повторяют вышеуказанные операции и формируют банк загрузочных модулей под различные сигналы.

Согласно изобретению:

перед демодуляцией настраиваются на сигнал, принимают его и фильтруют;

дополнительно определяют номенклатуру и ресурс процессоров, в случае необходимости их использования;

загрузочные модули по каждому сигналу маркируют в банке электрических схем;

при выходе на реальный сигнал задают маркер подлежащего обработке сигнала;

по команде маркера из банка электрических схем выбирают нужный загрузочный модуль, создают соответствующую электрическую схему и производят автоматическую настройку на сигнал и его обработку.

Подобное решение в литературе не описано, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На чертеже приведена схема устройства по предлагаемому способу.

По предлагаемому способу осуществляют следующие действия:

с клавиатуры персональной ЭВМ (ПЭВМ) настраивают радиоприемное устройство (РПУ) на интересующий сигнал, контролируя частотную панораму на экране монитора;

демодулируют сигнал;

преобразуют сигнал в цифровую форму;

синтезируют модель сигнала (определяют частоту гетеродинов РПУ и полосу частот контролируемого сигнала, вид и кратность фазовой модуляции, определяют наличие и тип дифференциального кодирования ПУ-кодирования, скремблирования, перемежения, кода Рида-Соломона, определяют местоположение и структуру синхросигналов, длительность кадра-суперкадра, местоположение служебных компонентных потоков, количество служебных бит и компонентных потоков, команды стаффинга и биты стаффинга, вид импульсной модуляции ИКМ, А (если они неизвестны заранее));

определяют номенклатуру и ресурс необходимых ПЛИС и процессоров и создают схему их соединений;

на модели сигнала конфигурируют (программируют ПЛИС по выполняемым функциям в контролируемом цифровом потоке, т.е. создают загрузочный модуль под обрабатываемый сигнал, а также создают функционально-программное обеспечение (ФПО) для процессора (если таковое необходимо));

проверяют работоспособность полученной схемы на контролируемом сигнале, в случае неудачи определяют локальный неработоспособный участок ПЛИС и корректируют программно схему и загрузочный модуль, в случае успеха заносят программу в банк электрических схем, выполненных в виде загрузочных модулей;

маркируют загрузочный модуль контролируемого сигнала в базе электрических схем;

обнуляется вся аппаратура, повторно выходят на контролируемый сигнал путем установки с клавиатуры ПЭВМ маркера данного сигнала;

при этом происходит автоматическая настройка на сигнал и его обработка;

указанная процедура проводится по всем интересующим сигналам, в результате чего формируется банк электрических схем, выполненных в виде загрузочных модулей, и обеспечивается возможность быстрой автоматической настройки на интересующий сигнал и его обработка выбором соответствующего маркера.

Устройство по предлагаемому способу содержит последовательно соединенные радиоприемное устройство 1, демодулирующее устройство 2, включающее в свой состав помехоустойчивый декодер, дифференциальный декодер, дескремблер, деперемежитель, декодер Рида-Соломона, многоступенчатый демультиплексор 3, а также контроллер 4 в комплекте с накопителем на жестком диске (HDD) 5, монитором 6, клавиатурой 7 и мышью 8, при этом выходы контроллера 4 по шине VME подключены ко входам РПУ 1, демодулятора 2 и многоступенчатого демультиплексора 3.

РПУ 1 выполнен по схеме с двойным преобразованием частоты и использованием гетеродинов, управляемых от ПЭВМ.

Демодулятор выполнен с оцифровыванием промежуточной частоты и последующей цифровой демодуляцией [Патент №32346 от 10.09.2003 г. на полезную модель «Демодулятор фазоманипулированных сигналов»].

Демультиплексор выполнен с поэтапным демультиплексированием от высоких ступеней иерархического уплотнения к низшим ступеням вплоть до канального уровня по типовым схемам [1].

В качестве ПЭВМ может использоваться контроллер типа УМЕ 2700 с HDD типа Barracuda с монитором и клавиатурой.

Все устройство выполнено в конструктиве Евроблок (крейт) с использованием шины VME в контуре управления и взаимодействия.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал по высокой частоте диапазона 950-2150 МГц принимают в РПУ 1, где сигнал преобразуют в промежуточную частоту, например 140 МГц и оцифровывают по Котельникову каждую выборку 12 разрядным кодом с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Если спецификация контролируемого сигнала известна из литературы или по результатам предшествующего анализа, то она является моделью сигнала и под нее создаются загрузочные модули в виде электрических схем для демодулятора 2 и демультиплексора 3, которые хранятся на жестких магнитных дисках (HDD) 5.

Если структура сигнала неизвестна, то оцифрованный сигнал промежуточной частоты заносится в память ПЭВМ 4, в которой по программам анализа производится определение параметров контролируемого сигнала, таких как:

полоса частот контролируемого сигнала;

скорость передачи информации;

вид и кратность фазовой модуляции;

структура синхросигналов;

структура кадра, суперкадра;

местоположение служебных и компонентных потоков;

наличие и тип помехоустойчивого кода;

наличие и тип скремблера;

наличие и тип перемежения;

наличие и тип блокового кода;

количество ступеней формирования группового потока из канальных сигналов;

наличие и тип внутриканального уплотнения, т.е. создается модель контролируемого сигнала.

По модели сигнала определяется номенклатура и ресурс ПЛИС и микропроцессоров, создается схема электрическая и проверяется на контролируемом сигнале. При положительном результате загрузочный модуль по каждому сигналу маркируется и заносится в память ПЭВМ 4 на жесткие магнитные диски 5.

Такая процедура повторяется по каждому интересующему сигналу, в результате чего формируется блок загрузочных модулей под интересующие сигналы.

Для быстрой автоматической настройки на любой сигнал из блока загрузочных модулей достаточно с помощью клавиатуры 7 установить маркер интересующего сигнала и запустить ПЭВМ 4.

При этом из памяти ПЭВМ 4 данные загрузочного модуля по шине VME создадут соответствующие электрические схемы в РПУ 1, демодуляторе 2, демультиплексоре 3, в результате чего происходит автоматическая настройка на сигнал и его обработка.

Изобретение относится к области цифровой и вычислительной техники и может быть использовано при приеме, демодуляции и обработке сигналов с различной структурой по модели сигнала и возможностью быстрой, автоматической настройки на сигнал при повторном выходе на него. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей и обеспечении быстрой настройки на сигнал и его обработки с выделением канальной информации. Для этого по каждому виду сигнала синтезируется его модель, по которой определяется номенклатура и ресурс интегральных схем. По модели сигнала создается перепрограммируемая электрическая схема для каждого вида сигнала, оформленная в виде загрузочного модуля. Схема проверяется на реальном сигнале и маркируется (числом, буквой или словом) и заносится в базу сигналов. Для быстрого, ускоренного выхода на сигнал достаточно с помощью клавиатуры набрать маркер интересующего сигнала и запустить ПЭВМ. По данной команде во все функциональные модули будут занесены загрузочные модули под данный сигнал и произойдет автоматическая настройка РПУ, демодулятора и демультиплексора. 1 ил.

Способ быстрой автоматической настройки на сигнал и его обработки, при котором сигнал принимают, демодулируют, преобразуют в цифровой поток и синтезируют модель сигнала, по модели сигнала создают электрическую схему устройства обработки цифровых потоков и определяют ресурс и номенклатуру перепрограммируемых логических интегральных схем и процессоров, необходимых для ее реализации, создают загрузочный модуль под контролируемый сигнал, проверяют работоспособность полученной схемы методом моделирования или на реальном сигнале в случае создания макета, при этом в случае неудачи определяют локальный неработоспособный фрагмент перепрограммируемых логических интегральных схем и корректируют программно схему и загрузочный модуль, а в случае успеха заносят программу в банк электрических схем, выполненных в виде загрузочных модулей, причем по каждому новому сигналу повторяют вышеуказанные операции и формируют банк загрузочных модулей под различные сигналы, отличающийся тем, что загрузочные модули по каждому сигналу маркируют в банке электрических схем, а при выходе на реальный сигнал задают маркер подлежащего обработке сигнала, при этом по загрузочному модулю создается соответствующая электрическая схема и производится автоматическая настройка на сигнал и его обработка.